Instrumentation
1.2 Structure d’un appareil
Figure 1: Exemple d’instrument de mesure de la vibration d’une corde
Note
grandeur à mesurer = mesurande
1.8 Quelques instruments en images
1.9 Mesures directes/indirectes
| Mesure directe | Mesure indirecte |
|---|---|
| On compare la valeur avec une référence | On utilise l’effet de la mesurande sur une autre grandeur physique. |
| Mesure avec une règle ou un pied à coulisse | Mesure avec un dynamomètre : on utilise l’effet du poids sur l’élongation du ressort |
| mesure du poid avec une balance romaine | Voltmètre analogique : l’aiguille est déviée par la force créée par le courant dans un champ magnétique. |
Le pied à coulisse permet de mesurer un diamètre ou une profondeur avec une bonne précisions. Il s’agit dans ce cas de comparer avec une référence qui est la règle.
Tip
Dans le langage courant, une mesure directe signifie que la grandeur recherchée est directement lisible sur un instrument.
1.10 Techniques de mesure
Toutes les grandeurs ne sont pas mesurables directement. Il faut souvent utiliser des moyens indirects. Il y a par exemples plusieurs moyens imaginables pour mesurer la masse d’un objet.
| Comparaison | Action | Indirecte |
|---|---|---|
 |
 |
 |
| On cherche le poids à partir d’un certain nombre de poids connus | On utilise la propriété du ressort pour en déduire la masse. | Si on connait la masse volumique de la masse à mesurer, on peut déduire son poids de son volume |
| \[ \mathbf m = \sum_{i} m_i \] | \[ \Delta L = k_r \mathbf m g \] | \[ \Delta h = V / S, \rho V = \mathbf m \] |
Tip
La mesure par élongagion d’un ressort peut être affinée : on peut ajouter au ressort un électro-aimant et une mesure de position. En compensant le déplacement par le courant, on peut déduire le poids à partir du courant nécessaire. Ceci permet de s’affranchir de non linéarités sur l’élongation du ressort.
1.11 Exemple : Mesure distance des étoiles
Parallaxe : L’angle sous lequel on voit les étoiles “proches” varie selon la position de la terre par rapport au soleil. Figure 2
Le satellite Hipparcos (HIgh Precision PARallax COllecting Satellite) a établit un catalogue des étoiles “proches” avec une précision de mesure des angles de 0.002”.
\[ \begin{array}a 1° = 60' \\ 1' = 60'' \\ 1'' = \frac{1°}{3600} \end{array} \]
1.12 Signaux statiques et dynamiques
La mesure d’une grandeur doit idéalement retourner une valeur bien définie. La réalité est un peu différente. Les signaux peuvent avoir différentes formes qui rendent la lecture plus difficile.
1.13 Combinaison des différents types de signaux
Les différentes composantes du signal se combinent, avec des influences plus ou moins fortes.
1.14 Mesure différentielle
Certaines mesures comme la pression peuvent se faire de manière différentielle. Le capteur de pression est composé d’une partie mécanique qui se déforme avec la pression (membrane). La pression de 2 endroits différents est amenée de chaque côté du capteur.
Mesure différentielle de pression
D’un point de vue électrique, on utilise aussi parfois une mesure différentielle. Le fait d’acheminer les signaux sur 2 fils permet de s’affranchir de signaux parasites.
1.15 Temps de réponse
Le temps de réponse est le temps qu’il faut à un appareil pour afficher la valeur exacte lorsque la mesurande a changé.
1.16 Bande passante
Un appareil a des limites en fréquence. En général, les hautes fréquences sont limitées. Ceci fait que si la mesurande change rapidement, la mesure est temporairement fausse.
1.18 Exemple de spécification d’un capteur
La fiche technique du Capteur BAUMER indique les propriétés du capteur. Il va spécifier aussi quelles sont les erreurs auxquelles il faut s’attendre. Il est important de comprendre ce qu’il en découle pour faire le bon choix.
Plus le capteur a besoin d’être précis, plus il sera cher. Le bon capteur aura la précision suffisante sans excès.
Ce genre de capteur nécessite encore une mise en forme, le signal de sortie n’est pas forcément exploitable par n’importe quel système d’acquisition.
Exemple de specifications du capteur de force Baumer DLM20
